《啊哈!靈機(jī)一動(dòng)》-彎曲雜技
來源:數(shù)學(xué)E網(wǎng) 2007-11-09 14:35:30
繩子游戲及其它
由于這個(gè)謎題沒有嚴(yán)格的限制,因此不止有一個(gè)辦法。上述給出的辦法也許是最實(shí)用的,但你也許能想出許多竊賊可用的辦法,而且可能比給出的這個(gè)更好。
例如,竊賊可在B繩頂端打一個(gè)縮結(jié),如圖5―6所示。懸在B繩上,割斷A繩使其落下,然后在X處割斷縮結(jié)的中間一股,正象所有攀登者都知道的那樣,當(dāng)他沿B繩滑下時(shí),繩結(jié)不會(huì)松開;蝿(dòng)B繩,縮結(jié)就會(huì)松開,竊賊就得到除頂端一小部分外的大部分B繩。
另一種可能的辦法:竊賊爬至A繩頂端,用一只手抓住B繩,把重量懸在A繩上。然后用刀在A繩頂端將其割損,直至感到其即將斷裂,再把A、B兩繩拴在一起,把身體懸在兩根繩上,同時(shí)用割A(yù)繩的辦法割損B繩。這兩根繩在他沿繩滑下時(shí)可承擔(dān)他的重量。他落地后,猛拉繩子,即使其從頂端斷開。
第三種辦法是:假設(shè)天花板上的小孔足夠大,首先,竊賊把A、B兩繩在底端拴好,他爬上A繩,在頂端把B繩割斷,然后將其一端穿過小孔到達(dá)A繩孔并拉下,使被切端接近地板,兩繩打結(jié)端接近B繩孔頂處,現(xiàn)在他可以抓住B繩和原來在底端而現(xiàn)在B繩孔下的A繩。當(dāng)他懸在兩根繩上時(shí),他在頂端A繩孔下將A繩割斷,然后沿兩根繩滑下,最后把繩子拉下即可。
在上述辦法中還有一個(gè)聰明的作法,兩根繩還是在底端拴在一起,竊賊爬上A繩,割斷B繩,向上穿過B孔再向下穿過A繩,割斷B繩,向上穿過B孔再向下穿過A孔,把此端拴牢在B繩上,如圖5―7所示。竊賊換懸到B繩上,割斷A繩,將被切端拴在繩圈上,然后沿B繩滑下,F(xiàn)在他只要拉A繩,B繩就會(huì)從繩圈中滑出,兩根繩就都從天花板上被拉下。
還有一種不同的辦法。竊賊爬上A繩,在B繩頂端系一個(gè)繩圈,他懸在繩圈上,把A繩割斷,將被切端向上穿過小孔,再向下穿過B繩孔,拴在繩圈上。他懸在兩根繩上,在頂端繩圈之上把B繩割斷,沿兩根繩滑下,拉B繩即可得到所有的兩根繩子。
某些辦法無疑會(huì)把鐘弄響,竊賊會(huì)被抓住。一種原始但很實(shí)用的辦法是,竊賊在懸在繩圈之前輕拉B繩就可以避免弄響B(tài)鐘。當(dāng)然,他在先爬上A繩時(shí),也得輕拉A繩。
一些傳統(tǒng)的程序謎題與利用兩端有吊籃,穿過滑輪的長(zhǎng)繩過河問題類似。這里有一個(gè)路易斯?卡羅爾特別喜愛的問題。
一位女王和他的兒子、女兒被囚禁在高塔的頂樓里,窗外有一個(gè)帶有繩子的滑輪。繩子的兩端各有一個(gè)吊籃,籃子的重量相同。窗外的一個(gè)是空的,另一個(gè)在地上的裝有30公斤重的石頭,石頭是用來稱重的。
滑輪上有足夠的摩擦力,任何在籃中被往下放的人,如果其體重不超過另一籃重6公斤,就都是安全的。如果超過6公斤,他們就會(huì)以極快的速度撞到地面而受傷。當(dāng)然,當(dāng)一個(gè)籃子下降時(shí),另一個(gè)籃子就朝著窗戶上升。
女王的體重為48公斤,其女兒為42公斤,兒子為36公斤。用什么最簡(jiǎn)單的辦法――簡(jiǎn)單意味著用最少的步數(shù)――使他們都安全到達(dá)地面?籃子足夠大,可以載兩個(gè)人或一個(gè)人加上那些石頭。沒有人能幫助他們出逃,也沒有人能幫他們拉繩子,或者說,滑輪只能依靠重量差運(yùn)行。
通過演示,最簡(jiǎn)單的辦法可以很容易找到。我們可以把重量數(shù)寫在分開的卡片上,然后上下移動(dòng)。要使三人都到達(dá)地面至少要用9步。作法如下:
1.兒子下,石頭上;
2.女兒下,兒子上;
3.石頭下;
4.女王下,石頭和女兒上;
5.石頭下;
6.兒子下,石頭上;
7.石頭下;
8.女兒下,兒子上;
9.兒子下,石頭上。
在有動(dòng)物須靠人的幫助才能爬進(jìn)或爬出籃子時(shí),這類問題會(huì)變得更復(fù)雜。路易斯?卡羅爾提出如下設(shè)想:除了女王,兒子,女兒和石頭外,塔頂上還有一頭重24公斤的豬。重量差要求不變,但現(xiàn)在必須有人在兩端把豬放進(jìn)或拉出籃子。
試試看,你能否只用12步就解決問題。注意,在這兩個(gè)問題中,最后一個(gè)走出籃子的人必須快速離開,否則裝滿石頭的另一個(gè)籃子會(huì)砸到她的頭上。
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